專利名稱：高出光率倒裝結(jié)構(gòu)led的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種高出光率倒裝結(jié)構(gòu)LED的制作方法。
背景技術(shù)：
GaN基藍(lán)光二極管研制成功，彌補(bǔ)了發(fā)光二極管家族色系不全的缺陷，從而使得全色光譜顯示和白光照明成為可能。發(fā)光二極管具有光電轉(zhuǎn)換效率高、綠色環(huán)保、壽命長、響應(yīng)速度快、色彩豐富、體積小等優(yōu)點(diǎn)，是人類照明史上繼愛迪生發(fā)明白熾燈之后的又一次革命。然而，發(fā)光二極管真正走向民用照明，還要面臨材料、器件、封裝等環(huán)節(jié)的重重挑戰(zhàn)。目前面臨的襯底材料及GaN材料高的折射率，就是一大難題，因?yàn)榇蟛糠值墓庠谛酒瑑?nèi)部反射吸收，造成了器件外量子效率低，為此，提高LED出光率成為一項(xiàng)研究熱點(diǎn)，發(fā)展出了 很多提高外量子效率的方法，如對(duì)芯片材料進(jìn)行粗化處理，對(duì)器件進(jìn)行形貌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，嘗試不同的封裝形式等，期望獲得比較好的出光效果，每一種方法都具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)提高LED出光率的研究還在不斷的探索。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，公開一種高出光率倒裝結(jié)構(gòu)的LED的制作方法，該高出光率倒裝結(jié)構(gòu)的LED較傳統(tǒng)的倒裝結(jié)構(gòu)LED具有更好的出光率和散熱性能。本發(fā)明提供一種高出光率倒裝結(jié)構(gòu)LED的制作方法，包括如下步驟步驟I :在襯底上依次制作氮化鎵成核層、氮化鎵緩沖層、η型氮化鎵電子注入層、多量子阱層、P型GaN空穴注入層、電流擴(kuò)展層；步驟2 :用樹脂將一臨時(shí)基板與電流擴(kuò)展層粘接；步驟3 :采用激光剝離的方法，將襯底剝離；步驟4 :用腐蝕液將電流擴(kuò)展層上的樹脂和臨時(shí)基板去掉，形成基片；步驟5 :對(duì)基片的側(cè)壁及氮化鎵成核層的表面進(jìn)行粗化處理；步驟6 :從該電流擴(kuò)展層表面的一側(cè)向下刻蝕，刻蝕深度至η型氮化鎵電子注入層內(nèi)，使得該η型氮化鎵電子注入層的一側(cè)形成臺(tái)面；步驟7:在該η型氮化鎵電子注入層的臺(tái)面上制作N型金屬電極，在電流擴(kuò)展層上制作P型金屬電極，形成芯片；步驟8 :取一基板，在其上依次制作一絕緣層和電路層；步驟9 :在電路層上面的一側(cè)植金屬球，在另一側(cè)植金屬球，其分別與N型金屬電極和P型金屬電極對(duì)應(yīng)；步驟10 :在暴露的電路層制作一層反光層；步驟11 :采用倒裝焊或者鍵合的方法，將芯片上的N型金屬電極和P型金屬電極倒裝在電路層上的金屬球和金屬球上，完成LED的制作。本發(fā)明的有益效果是，在所述的高出光率倒裝結(jié)構(gòu)的LED中，采用了高導(dǎo)熱、高透光性石墨烯制成電流擴(kuò)展層，同時(shí)在電路層上方制作一層絕緣反光層，將芯片下方透出的光進(jìn)行很好的反射，去除了高折射率的襯底材料，并對(duì)芯片側(cè)壁和去除襯底的面進(jìn)行粗化，減少光的全反射及光吸收率，最終提高LED出光率。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其中圖I是本發(fā)明的制備流程圖；圖2是本發(fā)明未進(jìn)行剝離襯底的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明的高出光率倒裝結(jié)構(gòu)LED結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖I所示，同時(shí)配合圖2和圖3，本發(fā)明提供一種高出光率倒裝結(jié)構(gòu)LED的制作方法，包括如下步驟步驟I :在襯底I上依次制作氮化鎵成核層2，厚度為O. 1-0. 2 μ m、氮化鎵緩沖3，層厚度為1.8-2.2μπι、η型氮化鎵電子注入層4，厚度為2-3μπι、多量子阱層10，厚度為
O.1-0. 18 μ m、P型GaN空穴注入層11，厚度為200_250nm、然后置于王水中浸泡半小時(shí)，再在硫酸雙氧水(I I)混合溶液中及HF酸分別浸泡10分鐘。去離子水清洗干凈后，電子束蒸發(fā)電流擴(kuò)展層12，其厚度為300nm，所述電流擴(kuò)展層12的材料為石墨烯，這里選擇石墨烯作為電流擴(kuò)展層，因?yàn)樗^傳統(tǒng)的ITO材料具有更好的光透性、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性，可以有效的提高出光效率，降低電流擁擠效應(yīng)和器件串聯(lián)電阻，減小了焦耳熱的產(chǎn)生，同時(shí)導(dǎo)熱性能優(yōu)良，增強(qiáng)了器件的可靠性；所述襯底I的材料為藍(lán)寶石、Si、SiC、GaAs或玻璃，該多量子阱層10中的每一量子阱層包括GaN/InGaN，該多量子阱層10的周期數(shù)為3-12 ；步驟2 :用樹脂將一臨時(shí)基板與電流擴(kuò)展層12粘接；這里的樹脂材料采用光固化粘合劑，又稱感光樹脂，可以通過紫外光照射的方法固化樹脂，起到粘接作用，工藝簡單。增加臨時(shí)基板可以有效的保障激光剝離工藝的可實(shí)施性與可靠性；步驟3 :采用激光剝離的方法，將襯底I剝離；步驟4 :用腐蝕液將電流擴(kuò)展層12上的樹脂和臨時(shí)基板去掉，形成基片。臨時(shí)基板可以再次利用，減少浪費(fèi)；步驟5 :對(duì)基片的側(cè)壁及氮化鎵成核層2的表面進(jìn)行粗化處理。粗糙化的界面能散射從有源區(qū)發(fā)射的光子，使得原本全反射的光子有機(jī)會(huì)出射到器件外部，能有效提高光提取效率；步驟6 :從該電流擴(kuò)展層12表面的一側(cè)向下刻蝕，刻蝕深度至η型氮化鎵電子注入層4內(nèi)，使得該η型氮化鎵電子注入層4的一側(cè)形成臺(tái)面41，刻蝕臺(tái)面，用ICP刻蝕，壓力在4mTorr，功率用450/75W，所使用的氣體為Cl2、Ar2, BCl3,流量分別為40sccm、5sccm、5sccm ；步驟7 :在該η型氮化鎵電子注入層4的臺(tái)面41上制作N型金屬電極5，在電流擴(kuò)展層12上制作P型金屬電極13，形成芯片；步驟8 :取一基板9，在其上依次制作一絕緣層8和電路層7，該基板9的材料為硅片或陶瓷；
步驟9 :在電路層7上面的一側(cè)植金屬球6，在另一側(cè)植金屬球14，其分別與N型金屬電極5和P型金屬電極13對(duì)應(yīng)；步驟10 :在暴露的電路層7制作一層反光層15，該反光層15的材料為具有反光功能的絕緣材料，反光層可以有效的提聞器件的出光效率；步驟11 :采用倒裝焊或者鍵合的方法，將芯片上的N型金屬電極5和P型金屬電極13倒裝在電路層7上的金屬球6和金屬球14上，完成LED的制作。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的 詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高出光率倒裝結(jié)構(gòu)LED的制作方法，包括如下步驟 步驟I :在襯底上依次制作氮化鎵成核層、氮化鎵緩沖層、n型氮化鎵電子注入層、多量子阱層、P型GaN空穴注入層、電流擴(kuò)展層； 步驟2 :用樹脂將一臨時(shí)基板與電流擴(kuò)展層粘接； 步驟3 :采用激光剝離的方法，將襯底剝離； 步驟4 :用腐蝕液將電流擴(kuò)展層上的樹脂和臨時(shí)基板去掉，形成基片； 步驟5 :對(duì)基片的側(cè)壁及氮化鎵成核層的表面進(jìn)行粗化處理； 步驟6 :從該電流擴(kuò)展層表面的一側(cè)向下刻蝕，刻蝕深度至n型氮化鎵電子注入層內(nèi)，使得該n型氮化鎵電子注入層的一側(cè)形成臺(tái)面； 步驟7 :在該n型氮化鎵電子注入層的臺(tái)面上制作N型金屬電極，在電流擴(kuò)展層上制作P型金屬電極，形成芯片； 步驟8 :取一基板，在其上依次制作一絕緣層和電路層； 步驟9 :在電路層上面的一側(cè)植金屬球，在另一側(cè)植金屬球，其分別與N型金屬電極和P型金屬電極對(duì)應(yīng)； 步驟10 :在暴露的電路層制作一層反光層； 步驟11 :采用倒裝焊或者鍵合的方法，將芯片上的N型金屬電極和P型金屬電極倒裝在電路層上的金屬球和金屬球上，完成LED的制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高出光率倒裝結(jié)構(gòu)LED的制作方法，其中襯底的材料為藍(lán)寶石、Si、SiC、GaAs 或玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高出光率倒裝結(jié)構(gòu)LED的制作方法，其中電流擴(kuò)展層的材料為石墨烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高出光率倒裝結(jié)構(gòu)LED的制作方法，其中反光層的材料為具有反光功能的絕緣材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高出光率倒裝結(jié)構(gòu)LED的制作方法，其中基板的材料為硅片或陶瓷。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高出光率倒裝結(jié)構(gòu)LED的制作方法，其中多量子阱層中的每一量子阱層包括GaN/InGaN。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高出光率倒裝結(jié)構(gòu)LED的制作方法，其中多量子阱層的周期數(shù)為3-12。
全文摘要
一種高出光率倒裝結(jié)構(gòu)LED的制作方法，包括在襯底上依次制作氮化鎵成核層、氮化鎵緩沖層、n型氮化鎵電子注入層、多量子阱層、p型GaN空穴注入層、電流擴(kuò)展層；用樹脂將一臨時(shí)基板與電流擴(kuò)展層粘接；將襯底剝離；去掉臨時(shí)基板，形成基片；對(duì)基片進(jìn)行粗化處理；刻蝕，形成臺(tái)面；在臺(tái)面上制作N型金屬電極，在電流擴(kuò)展層上制作P型金屬電極，形成芯片；在一基板上依次制作一絕緣層和電路層；在電路層上面的一側(cè)植金屬球，在另一側(cè)植金屬球，其分別與N型金屬電極和P型金屬電極對(duì)應(yīng)；在暴露的電路層制作一層反光層；采用倒裝焊或者鍵合的方法，將芯片上的N型金屬電極和P型金屬電極倒裝在電路層上的金屬球和金屬球上，完成LED的制作。
文檔編號(hào)H01L33/14GK102969422SQ20121054849
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者劉娜, 謝海忠, 伊?xí)匝? 王軍喜, 李晉閩 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所